计算机网络课件(最完整版)

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1、计算机网络 完整版 第1章概述 1 1计算机网络在信息时代中的作用1 2因特网概述1 2 1网络的网络1 2 2因特网发展的三个阶段1 2 3因特网的标准化工作1 2 4计算机网络在我国的发展1 3因特网的组成1 3 1因特网的边缘部分1 3 2因特网的核心部分 第1章概述 续 1 4计算机网络在我国的发展1 5计算机网络的类别1 5 1计算机网络的定义1 5 2几种不同类别的网络1 6计算机网络的性能1 6 1计算机网络的性能指标1 6 2计算机网络的非性能特征 第1章概述 续 1 7计算机网络的体系结构1 7 1计算机网络体系结构的形成1 7 2协议与划分层次1 7 3具有五层协议的体系结

2、构1 7 4实体 协议 服务和服务访问点1 7 5TCP IP的体系结构 1 1计算机网络在信息时代的作用 21世纪的一些重要特征就是数字化 网络化和信息化 它是一个以网络为核心的信息时代 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础 网络是指 三网 即电信网络 有线电视网络和计算机网络 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络 因特网 Internet 的发展 进入20世纪90年代以后 以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络 已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络 因特网的意义 因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革 现在人们的生活 工

3、作 学习和交往都已离不开因特网 计算机网络向用户提供的最重要的功能 连通性 计算机网络使上网用户之间都可以交换信息 好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样 共享 即资源共享 可以是信息共享 软件共享 也可以是硬件共享 1 2因特网概述 1 2 1网络的网络起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网网络 network 由若干结点 node 和连接这些结点的链路 link 组成 互联网是 网络的网络 networkofnetworks 连接在因特网上的计算机都称为主机 host 请注意名词 结点 结点 的英文名词是node 虽然node有时也可译为 节点 但这是指像天线上的

4、驻波的节点 这种节点很像竹竿上的 节 在网络中的node的标准译名是 结点 而不是 节点 但数据结构的树 tree 中的node应当译为 节点 网络与因特网 网络把许多计算机连接在一起 因特网则把许多网络连接在一起 1 2 2因特网发展的三个阶段 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程 1983年TCP IP协议成为ARPANET上的标准协议 人们把1983年作为因特网的诞生时间 Internet和Internet的区别 以小写字母i开始的internet 互联网或互连网 是一个通用名词 它泛指由多个计算机网络互连而成的网络 以大写字母I开始的的Internet 因特网 则是一个

5、专用名词 它指当前全球最大的 开放的 由众多网络相互连接而成的特定计算机网络 它采用TCP IP协议族作为通信的规则 且其前身是美国的ARPANET 三级结构的因特网 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网 三级计算机网络 分为主干网 地区网和校园网 或企业网 多层次ISP结构的因特网 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网 出现了因特网服务提供者ISP InternetServiceProvider 用户 因特网 ISP1 ISP2 因特网服务提供者 用户通过ISP上网 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同 ISP也分成为不同的层次 一级ISP 一级ISP 第

6、一层ISP 大公司 本地ISP 大公司 大公司 公司 本地ISP 本地ISP 第二层ISP 第二层ISP NAP NAP A B 主机A 本地ISP 第二层ISP NAP 第一层ISP NAP 第二层ISP 本地ISP 主机B 第一层ISP 第二层ISP 本地ISP 本地ISP 本地ISP 本地ISP 第一层ISP 第一层 第二层 第三层 本地ISP 第二层ISP 本地ISP 本地ISP 本地ISP 本地ISP 第二层ISP 本地ISP 本地ISP 第二层ISP 万维网WWW的问世 因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络 没有人能够准确说出因特网究竟有多大 因特网的迅猛发展始于

7、20世纪90年代 由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网WWW WorldWideWeb 被广泛使用在因特网上 大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用 成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力 因特网的发展情况概况 网络数主机数用户数管理机构数198010102102100199010310510610120001051071081022005106108109103 1 2 3关于因特网的标准化工作 因特网协会ISOC 因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部IRTF 因特网工程部IETF 因特网工程指导小组IESG RG WG RG 领域 领域 因特网体系结构研究委员会IAB WG WG

8、 WG 制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段 因特网草案 InternetDraft 在这个阶段还不是RFC文档 建议标准 ProposedStandard 从这个阶段开始就成为RFC文档 草案标准 DraftStandard 因特网标准 InternetStandard 各种RFC之间的关系 因特网草案 建议标准 草案标准 因特网标准 历史的RFC 实验的RFC 提供信息的RFC 6种RFC 1 3因特网的组成 从因特网的工作方式上看 可以划分为以下的两大块 1 边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成 这部分是用户直接使用的 用来进行通信 传送数据 音频或视频 和资源共享 2 核心部分由

9、大量网络和连接这些网络的路由器组成 这部分是为边缘部分提供服务的 提供连通性和交换 因特网的核心部分 因特网的边缘部分 主机 网络 路由器 因特网的边缘部分与核心部分 1 3 1因特网的边缘部分 处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机 这些主机又称为端系统 endsystem 主机A和主机B进行通信 实际上是指 运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信 即 主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信 或简称为 计算机之间通信 两种通信方式 在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类 客户服务器方式 C S方式 即Client Server

10、方式对等方式 P2P方式 即Peer to Peer方式 1 客户服务器方式 客户 client 和服务器 server 都是指通信中所涉及的两个应用进程 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系 客户是服务的请求方 服务器是服务的提供方 运行客户程序 网络边缘 网络核心 运行服务器程序 A B 客户 服务器 客户A向服务器B发出请求服务 而服务器B向客户A提供服务 客户软件的特点 被用户调用后运行 在打算通信时主动向远地服务器发起通信 请求服务 因此 客户程序必须知道服务器程序的地址 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统 服务器软件的特点 一种专门用来提供某种服务的程序 可同时处理多

11、个远地或本地客户的请求 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着 被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求 因此 服务器程序不需要知道客户程序的地址 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持 2 对等连接方式 对等连接 peer to peer 简写为P2P 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方 只要两个主机都运行了对等连接软件 P2P软件 它们就可以进行平等的 对等连接通信 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档 对等连接方式的特点 对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式 只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器 例如主机C请求D的服务时 C是客户

12、D是服务器 但如果C又同时向F提供服务 那么C又同时起着服务器的作用 网络边缘 网络核心 运行P2P程序 运行P2P程序 D C E F 运行P2P程序 运行P2P程序 1 3 2因特网的核心部分 网络核心部分是因特网中最复杂的部分 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性 使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信 即传送或接收各种形式的数据 在网络核心部分起特殊作用的是路由器 router 路由器是实现分组交换 packetswitching 的关键构件 其任务是转发收到的分组 这是网络核心部分最重要的功能 路由器的重要任务 路由器是实现分组交换 packetswitchin

13、g 的关键构件 其任务是转发收到的分组 这是网络核心部分最重要的功能 1 电路交换的主要特点 两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来 更多的电话机互相连通 5部电话机两两相连 需10对电线 N部电话机两两相连 需N N 1 2对电线 当电话机的数量很大时 这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比 使用交换机 当电话机的数量增多时 就要使用交换机来完成全网的交换任务 交换机 交换 的含义 在这里 交换 switching 的含义就是转接 把一条电话线转接到另一条电话线 使它们连通起来 从通信资源的分配角度来看 交换 就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源 电路交换的特点 电路

14、交换必定是面向连接的 电路交换的三个阶段 建立连接通信释放连接 电路交换举例 A和B通话经过四个交换机通话在A到B的连接上进行 交换机 交换机 交换机 交换机 用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 电路交换举例 C和D通话只经过一个本地交换机通话在C到D的连接上进行 交换机 交换机 交换机 交换机 用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 电路交换传送计算机数据效率低 计算机数据具有突发性 这导致通信线路的利用率很低 报文 2 分组交换的主要特点 在发送端 先把较长的报文划分成较短的 固定长度的数据段 数据 数据 数据 添加首部构成分组 每一个数据段前面添加上首部构成分组 首部

15、 首部 首部 请注意 现在左边是 前面 分组交换的传输单元 分组交换网以 分组 作为数据传输单元 依次把各分组发送到接收端 假定接收端在左边 分组首部的重要性 每一个分组的首部都含有地址等控制信息 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息 把分组转发到下一个结点交换机 用这样的存储转发方式 最后分组就能到达最终目的地 收到分组后剥去首部 接收端收到分组后剥去首部还原成报文 数据 首部 数据 首部 数据 首部 收到的数据 数据 数据 数据 最后还原成原来的报文 最后 在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错 在转发时也没有被丢弃 因特网的核

16、心部分 因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成 而主机处在因特网的边缘部分 在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接 而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接 主机的用途是为用户进行信息处理的 并且可以和其他主机通过网络交换信息 路由器的用途则是用来转发分组的 即进行分组交换的 H1 H5 H2 H4 H3 H6 路由器 网络 网络核心部分 主机 H1 H5 H2 H4 H3 H6 发送的分组 路由器 A E D B C 网络核心部分 主机 分组交换网的示意图 H1 A 互联网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1向H5发送分组 H2向H6发送分组 注意分组路径的变化 路由器 主机 注意分组的存储转发过程 H1 A 互联网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1向H5发送分组 路由器 主机 在路由器E暂存查找转发表找到转发的端口 最后到达目的主机H5 在路由器C暂存查找转发表找到转发的端口 在路由器A暂存查找转发表找到转发的端口 路由器 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线 路由器处理分组的过程是 把收